Сталеплавильный флюс

Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам флюсов, применяемых в сталеплавильном производстве. Сталеплавильный флюс содержит, мас. %: 0,1-2,0 оксид кальция; 25,0-50,0 оксид кремния; 5,0-20,0 оксид железа; 0,5-10,0 оксид алюминия; 0,5-20,0 потери при прокаливании; оксид магния остальное. При этом соотношение содержаний оксида магния к оксиду кремния равно 0,4-1,8, а соотношение содержаний суммы оксидов кальция и железа к содержанию оксида кремния равно 0,1-1,0. Флюс содержит минералогические фазы оливина и серпентина. Изобретение позволяет создать флюс, который обеспечивает высокую прочность, низкую открытую пористость и высокую скорость его растворения в шлаковом расплаве. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам флюсов для сталеплавильного производства.

Известен флюс, содержащий 26-35% оксида магния, 36-68% оксида кальция, 5-15% оксидов железа, 0,5-7,0 оксида кремния, 0,3-7,0% оксида алюминия [1]. Изготовление флюса производят во вращающихся печах при высокотемпературном обжиге сырого доломита или магнезита совместно с железосодержащими добавками (конвертерный шлам, железная руда и т.п.). Недостатком этого флюса является потеря прочности флюса при его перевозках и длительном хранении, особенно в присутствии влажной атмосферы. Как видно из вышеприведенного состава флюса, содержащееся в нем количество оксидов железа полностью расходуется на связывание оксидов кальция и в то же время значительное количество оксидов кальция, порядка 25-30% остается несвязанным в другие соединения. Присутствующие во флюсе несвязанные оксиды кальция в условиях высокой влажности атмосферы, а также атмосферных осадков (дождь, снег) реагируют с образованием Са(ОН)2, которые за счет объемных структурных изменений в куске флюса приводят к разрушению его, с образованием пылевидных фракций, непригодных к дальнейшему использованию флюса в сталеплавильном производстве.

Наиболее близким по технической сущности к достигаемому результату известен флюс, содержащий 45-70% оксида магния; 1,0-9,0% оксидов железа; 0,5-3,0% оксида кремния; 0,2-0,6% оксида алюминия; 4-16% углерода и 20-55% потери при прокаливании (Δmпрк), основу которых составляют соединения H2O и CO2. Флюсы изготавливаются в виде гранул, получаемых методом окатывания сырого магнезита MgCO3 и брусита Mg(OH)2 в тарельчатом грануляторе [2], с дальнейшим просушиванием гранул в воздушной атмосфере.

Недостатком этих флюсов является низкая прочность и пористость получаемых гранул из-за наличия в них влаги (H2O), которая, испаряясь при просушке, образует значительное количество пор. Наличие во флюсе значительного количества гидроокислов обусловливает в нем высокую концентрацию водорода. В связи с этим использование этих гранул флюса ограничивает их использование в сталеплавильном производстве, так как выделение водорода при дегидратации брусита при высоких температурах сталеплавильного процесса увеличивает концентрацию водорода в отходящих газах выше критических взрывоопасных концентраций в газоотводящем тракте.

Задачей изобретения является создание состава сталеплавильного флюса, обладающего повышенной прочностью с низкой пористостью и высокой скоростью растворения в шлаковых расплавах при температурах сталеплавильных процессов.

Поставленная задача решается тем, что известный флюс, содержащий оксиды магния, кремния, железа, алюминия и потери при прокаливании дополнительно содержит оксид кальция с соотношением содержаний оксида магния к оксиду кремния, равным 0,4-1,8, и соотношением содержаний суммы оксидов кальция и железа к содержанию оксида кремния, равным 0,1-1,0, при следующем содержании компонентов, масс. %:

оксид кальция 0,1-2,0
оксид кремния 25,0-50,0
оксид железа 5,0-20,0
оксид алюминия 0,5-10,0
потери при прокаливании 0,5-20,0
оксид магния остальное

Сталеплавильный флюс содержит минералогические фазы оливина и серпентина.

При высоких температурах сталеплавильного процесса во флюсе происходят структурные изменения оливина (Mg,Fe)2[SiO4] и серпентина (Mg,Fe)3Si2O5(OH)4 с образованием тугоплавких фаз форстерита 2MgO⋅SiO2 (с температурой плавления 1890°C). Структурные преобразования оливина и серпентина происходят при температуре 650-700°C, при условии соотношения , с образованием во флюсе 60-80% форстерита, позволяющий повысить прочность с пониженной пористостью флюса.

Для повышения скорости растворения в шлаковом расплаве заявляемого флюса, содержащего тугоплавкие соединения, он содержит оксиды кальция и железа, суммарное соотношение которых к оксиду кремния составляет 0,1-1,0. В этом случае во флюсе образуются легкоплавкие соединения фаялита 2FeO⋅SiO2 (температура плавления 1205°C), монтичелита CaO⋅MgO⋅SiO2 (температура плавления 1487°C) и мервинита 3СаО⋅MgO⋅SiO2 (температура плавления 1570°C). Образование во флюсе легкоплавких фаз способствует ускорению процесса структурных преобразований оливина и серпентина с обволакиванием жидким расплавом образующихся зерен форстерита, что приводит к ускорению растворения флюса в шлаковом расплаве.

Влияние количеств, содержащихся во флюсе оксидов магния, кремния, кальция и железа на свойства флюса (прочность, пористость, скорость растворения в шлаке) определяется их соотношением, указанным в решении поставленной задачи.

Поставленная задача не решается, если соотношение оксида магния к оксиду кремния составит величину менее 0,4, что приведет к увеличению тугоплавкости флюса с уменьшением его растворения в шлаковом расплаве. Если соотношение составит величину более 1,8, то из-за малого количества образовавшегося форстерита флюс будет обладать низкой прочностью с высокой пористостью.

Если соотношение суммы оксидов кальция и железа к оксиду кремния будет менее 0,1, то снизится скорость растворения флюса из-за малого количества легкоплавких фаз во флюсе. При соотношении более 1,0, во флюсе будет образовываться избыток легкоплавких фаз, приводящих с снижению прочности флюса.

Присутствие во флюсе оксидов алюминия преследует две цели. Первая - образование при нагреве флюса минералогической фазы браунмиллерита 4СаО⋅Al2O3⋅Fe2O3, являющийся катализатором образования легкоплавких фаз фаялита, монтичелита и мервинита. Вторая - усиление тугоплавкой фазы форстерита корундом Al2O3 (температура плавления 2050°C), при высоком содержании оксидов алюминия во флюсе.

Если содержание оксидов алюминия составит величину менее 0,5%, то снизится скорость растворения флюса в шлаке за счет низкой скорости образования легкоплавкой фазы. Если содержание во флюсе оксидов алюминия более 10%, то повысится температура плавления флюса, и тем самым снизится скорость растворения флюса в шлаковом расплаве.

Содержание в заявляемом флюсе потерь при прокаливании, вследствие наличия во флюсе серпентина, которые состоят из гидроокиси водорода, является незначительным и не оказывает существенного влияния на свойства флюса. Если содержание потерь при прокаливании во флюсе будет менее 0,5%, то увеличивается коэффициент шелушения поверхности флюса за счет снижения адгезии между частицами флюса. Если содержание потерь при прокаливании во флюсе будет выше 20%, то увеличивается пористость кусков флюса.

Новизна заявленного сталеплавильного флюса обусловлена отсутствием в патентах и литературе составов флюсов, содержащих оксиды магния и кремния при соотношении содержаний между ними 0,4-1,8, и соотношением содержаний суммы оксидов кальция и железа к содержанию оксида кремния, равным 0,1-1,0.

Структурные изменения, содержащиеся во флюсе минералогических фаз оливина и серпентина при высоких температурах с образованием тугоплавкой фазы форстерита, влияющей на физические свойства флюса, определяет неочевидность заявляемого флюса.

С целью определения свойств заявляемого флюса в сравнении со свойствами известного флюса методом брикетирования с использованием различных материалов были изготовлены флюсы, отвечающие по составам известному (прототип) и заявленному. В качестве шихты для изготовления известного флюса использовали смесь сырого магнезита и брусита, для изготовления флюса заявляемого состава использовали смесь обожженного магнезита и хризотил (3CaO⋅2SiO2⋅2H2O). С целью удаления гидроокиси водорода из обоих видов флюсов производили их нагрев в печи до температуры 1100°C. До и после нагрева определяли физические свойства флюсов (прочность, пористость, коэффициент шелушения, температуру плавления, которая определяет скорость растворения флюса в шлаковом расплаве).

Полученные данные по физическим свойствам флюсов известного состава и заявляемого представлены в таблице.

Из представленной таблицы видно, что при заявляемом составе флюса, при котором соотношение равно 1,3-1,33 и соотношение равно 0,37-0,4, свойства флюса улучшаются. Предел прочности повысился в среднем на 2,3 МПа, открытая пористость в среднем уменьшилась на 10,8%, температура плавления флюса снизилась в среднем на 40°C и коэффициент шелушения поверхности брикета в среднем уменьшился на 0,4.

Источники информации

1. Патент РФ №2145357, заявл. 27.01.1999.

2. Демидов К.П., Шатилов О.Ф., Ламухин A.M. и др. Повышение стойкости футеровки конвертеров при введении высокомагнезиальных материалов в плавку // Новые огнеупоры. - 2003. - №1. - С. 10-14.

1. Сталеплавильный флюс, содержащий оксиды магния, кремния, железа, алюминия и потери при прокаливании, отличающийся тем, что он дополнительно содержит оксид кальция при следующем содержании компонентов флюса, мас. %:

оксид кальция 0,1-2,0
оксид кремния 25,0-50,0
оксид железа 5,0-20,0
оксид алюминия 0,5-10,0
потери при прокаливании 0,5-20,0
оксид магния остальное

при этом соотношение содержаний оксида магния к оксиду кремния равно 0,4-1,8, а соотношение содержаний суммы оксидов кальция и железа к оксиду кремния равно 0,1-1,0.

2. Сталеплавильный флюс по п. 1, отличающийся тем, что он содержит минералогические фазы оливина и серпентина.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к металлургии, в частности к флюсам для электрошлаковых технологий, для сталелитейного производства и для рафинирования и модифицирования сталей.

Изобретение может быть использовано при сварке плавящимся электродом плит толщиной до 60 мм и более из медных сплавов, в частности из хромистой бронзы с использованием стекловидных кислых флюсов.
Изобретение относится к черной металлургии. Шлакообразующая смесь содержит, мас.%: аморфный графит 10-20, известь 20-30, микрокремнезем 30-40 и пылевидные отходы производства алюминия 20-30.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам производства магнезиального флюса. Способ получения флюса магнезиального включает использование сырого магнезита.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при регулировании сверхнизкого содержания титана в сверхнизкоуглеродистой AlSi раскисленной стали, весовой процент химического состава в сверхнизкоуглеродистой AlSi раскисленной стали составляет: С≤0,005%, Si 0,1-3,45%, Mn 0,1-0,5%, P≤0,2%, S≤0,002%, Al 0-1,2%, N≤0,005%, Ti≤0,0015% и остальное - по существу Fe и неизбежные примеси.
Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для производства стали в конверторе и дуговой сталеплавильной печи. Шихтовый материал содержит, мас.%: металлическое железо 60-85, оксид магния 15-25, оксиды марганца 3-6, примесные оксиды остальное.

Изобретение относится к специальной электрометаллургии, а именно к электрошлаковому переплаву стали. .

Изобретение относится к составу и способу получения кондиционирующей добавки для шлака при получении стали, в частности нержавеющей, в электрической печи. .

Изобретение относится к комплексному использованию сырья в черной металлургии, в частности к способам переработки сталеплавильных шлаков. .
Изобретение относится к черной металлургии, а именно к составам шлакообразующих смесей, используемых для теплоизоляции и защиты зеркала металла в промежуточном ковше от вторичного окисления при непрерывной разливке стали.
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к выплавке стали в кислородных конвертерах. В способе осуществляют завалку лома, заливку чугуна, продувку металла кислородом, присадку шлакообразующих материалов по ходу продувки.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу получения ожелезненной извести. Способ включает загрузку в трубчатую печь шихты в виде смеси из известняка и железосодержащей добавки, ее обжиг и окомкование.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам и способам получения флюсов для высокотемпературных агрегатов. Металлургический флюс выполнен в виде гранул бикерамического состава, содержит, мас.%: оксид магния основа, оксид кальция 12-30, двуокись кремния 2-10, оксиды железа 3-10, оксид алюминия 2-7.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам производства магнезиального флюса. Способ получения флюса магнезиального включает использование сырого магнезита.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к составам и производству сталеплавильных высокомагнезиальных флюсов, применяемых в конвертере или электросталеплавильной печи, а также в процессе доводки стали в сталеразливочном ковше.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к модификаторам в виде флюса, и может быть использовано для нанесения шлакового гарнисажа на футеровку металлургических агрегатов и наведения шлака в период плавки.

Изобретение относится к металлургии, в частности к флюсам, используемым для обработки ванадийсодержащих чугунов. .

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при нанесении защитного покрытия (гарнисажа) на огнеупорную футеровку конвертеров. .

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при выплавке стали в конвертере, в том числе в конвертере с комбинированной продувкой расплава.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к модификаторам конечного конвертерного шлака для защиты от разрушения периклазоуглеродистой футеровки кислородного конвертера, а также увеличения срока ее службы.
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к выплавке стали в кислородном конвертере. Способ включает завалку лома, заливку чугуна, загрузку флюсов, продувку расплава металла газообразным окислителем, отбор пробы металла и шлака на химический анализ, замер температуры металла, анализ, выпуск металла, слив шлака, осмотр и подготовку конвертера к очередной плавке. В качестве одного из флюсов в конвертер присаживают смесь из серпентинита и магнезита, содержащую компоненты при следующем соотношении (мас.%): MgO≥40; СаО≤5; SiO2≤40; Fe2O3≤8; Аl2O3≤1; Н2O≤2; потери при прокаливании ≤47%, крупностью 4-60 мм, при этом расход флюса составляет 1-50 кг/т стали, а содержание MgO в конвертерном шлаке по окончании продувки металла составляет 8-15%. При этом упомянутый флюс присаживают в конвертер перед завалкой лома, и/или после завалки лома, и/или перед началом продувки расплава металла газообразным окислителем, и/или в процессе продувки расплава металла газообразным окислителем. Изобретение позволяет стабилизировать процесс шлакообразования, увеличить стойкость футеровки, предотвратить образование металлических настылей на кислородных фурмах, улучшить дефосфорацию и десульфурацию металла. 1 з.п. ф-лы, 1 пр.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам флюсов, применяемых в сталеплавильном производстве. Сталеплавильный флюс содержит, мас. : 0,1-2,0 оксид кальция; 25,0-50,0 оксид кремния; 5,0-20,0 оксид железа; 0,5-10,0 оксид алюминия; 0,5-20,0 потери при прокаливании; оксид магния остальное. При этом соотношение содержаний оксида магния к оксиду кремния равно 0,4-1,8, а соотношение содержаний суммы оксидов кальция и железа к содержанию оксида кремния равно 0,1-1,0. Флюс содержит минералогические фазы оливина и серпентина. Изобретение позволяет создать флюс, который обеспечивает высокую прочность, низкую открытую пористость и высокую скорость его растворения в шлаковом расплаве. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Наверх